PL233797B1 - Sposob ustalania lokalizacji sensorow pomiarowych w wielopunktowych lub jednopunktowych sondach temperatury i przyrzad pomiarowy do realizacji tego sposobu - Google Patents

Abstract

Sposób charakteryzuje się tym, że w pierwszej kolejności, mocuje się badaną, temperaturową sondą (1) z czujnikami (2) w przesuwnym uchwycie (4) przy czym swobodny koniec sondy (1) opiera się na profilowanej podporze (8). Następnie, do podpartego końca sondy (1) dosuwa się od góry grot (10) grzewczej głowicy (9) o ustalonej (zadanej) temperaturze, a po ustalonym czasie, za pomocą sterująco - pomiarowego modułu (11) odczytuje się i rejestruje się wartość temperatury zmierzonej przez badany czujnik (2). W dalszej kolejności, odsuwa się od badanej sondy (1) grzewczą głowicę (9) i odczekuje się czas niezbędny do wystudzenia czujnika do ustalonej temperatury. Krok ten może być pomijany, gdy zależy nam na pomiarze o mniejszej dokładności wykonanym w znacznie krótszym czasie. W kolejnym etapie, za pomocą napędowego układu (7), przesuwa się zamocowaną w uchwycie (4) sondę (1) wzdłuż prowadnicy (5) o zadany przez sterująco - pomiarowy moduł (11) krok i zatrzymuje się sondę (1) w ustalonym miejscu. Natomiast w końcowym etapie, powtarza się czynności związane z dosuwaniem grzewczej głowicy (9) o zadanej temperaturze i przestawianiem grotu (10) w kolejne miejsce i, po określonym czasie, za pomocą sterująco - pomiarowego modułu (11), rejestruje się temperaturę zmierzoną w tym miejscu przez badany czujnik (2). Czynności te powtarza się na całej długości sondy (1), na której przewidywana jest lokalizacja czujnika (2) lub czujników w sondach wielopunktowych, a po zakończeniu pomiarów, wyznacza się strefy najwyższej czułości czujnika (2) w sondzie (1) lub kilku czujników w sondach wielopunktowych. Przedmiotem zgłoszenia jest również przyrząd pomiarowy do ustalania lokalizacji sensorów pomiarowych w wielopunktowych lub jednopunktowych sondach temperatury.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ustalania lokalizacji sensorów pomiarowych w wielopunktowych lub jednopunktowych sondach temperatury i przyrząd pomiarowy do realizacji tego sposobu.

W różnych procesach produkcyjno-technologicznych prowadzone są wielopunktowe pomiary temperatury, np. do wyznaczania i rejestrowania profilu temperaturowego wzdłuż wyznaczonej osi pomiarowej w określonej przestrzeni np. zbiornika z cieczą lub materiałem sypkim, czy też wewnątrz określonych surowców lub produktów.

Na uwagę zasługują tego typu pomiary w przemyśle rolno-spożywczym, a w szczególności podczas procesów technologicznych obróbki cieplnej żywności - wielopunktowe pomiary temperatury surowców i przetworów w trakcie różnych etapów technologicznych - chłodzenie, ogrzewanie, przechowywanie, transport. W tym przypadku, często wskazana jest weryfikacja zgodności ze stanem faktycznym, lokalizacji sensora pomiarowego (czujnika) wewnątrz płaszcza sondy pomiarowej temperatury z wartością deklarowaną przez producenta tej sondy. Bardzo często jest to koniecznym postępowaniem z uwagi na zapewnienie bezpieczeństwa produkowanej żywności, co jest nadrzędnym priorytetem rozwiązań prawnych i systemowych podejmowanych przez Unię Europejską w sektorze żywnościowym, gdzie m.in. od producentów wymaga się w tym zakresie m.in. zachowywania takich podstawowych standardów jak: HACCP - Hazard Analysis and Critical Control Points, GMP - Good Manufacturing Practice oraz GHP - Good Hygiene Practice.

Jednym z ważniejszych parametrów, podlegających stałemu monitoringowi jest temperatura na wszystkich etapach produkcji, przechowywania i logistyki, w tym w szczególności żywności podlegającej obróbce cieplnej, np. ogrzewaniu lub/i chłodzeniu. Przykładem w tym zakresie są np. procesy cieplnego utrwalania żywności (sterylizacja/pasteryzacja), prowadzone celem umożliwienia optymalnie długotrwałego i bezpiecznego jej przechowywania. Przyjmuje się, iż prowadzenie tych procesów powinno odbywać się w oparciu o znajomość bieżącego stopnia wyjałowienia strefy najmniejszego dogrzania konserwy (SND), co jest realizowane głównie przez pomiary temperatury w tej strefie, przeliczanej następnie na tzw. wartość sterylizacyjną/pasteryzacyjną. Bardzo istotne znaczenie ma więc precyzyjne wyznaczenie strefy SND, a następnie dokładna lokalizacja sensora pomiarowego (czujnika) sondy temperatury właśnie w tej strefie konserwy pomiarowej.

Precyzyjne wyznaczanie SND jest procesem złożonym i niełatwym, wymagającym odpowiedniego doświadczenia personelu oraz odpowiedniej liczby testów empirycznych. Jej wyznaczenie rozpoczyna się od określenia teoretycznej lokalizacji tej strefy, której wyznaczenie, ze względu na zwiększającą się obecnie różnorodność kształtów i materiałów opakowań oraz konsystencji produktów, staje się coraz mniej dokładne. Wyznaczona teoretycznie lokalizacja SND musi zostać potwierdzona empirycznie w trakcie procesów produkcyjnych.

Znane próby polegają na umieszczeniu kilku jednopunktowych sond temperatury w okolicy wyznaczonej teoretycznie SND, przy czym jedna sonda może zweryfikować tylko jeden punkt w jednym opakowaniu, lub z wykorzystaniem sondy wielopunktowej, umożliwiającej zweryfikowanie kilku punktów w jednej konserwie, ponieważ w tym przypadku w płaszczu jednej sondy temperatury znajdzie się kilka czujników, umieszczonych w ustalonych odstępach. Przy czym, niezależnie czy wykorzystywane są sondy jedno czy wielopunktowe, musi zostać zapewniona hermetyczność ich mocowania w opakowaniu konserwy pomiarowej. Taki sposób hermetycznego mocowania sond pomiarowych temperatury w strefie krytycznej (strefie najmniejszego dogrzania) konserwy, podczas procesu cieplnego utrwalania i zespół mocowania sondy pomiarowej temperatury w strefie krytycznej konserwy, znany jest ze stanu techniki w tym zakresie i został przedstawiony m.in. w opisie patentowymi RP nr 220658. Zgodnie ze znanym sposobem, w pierwszej kolejności, przed napełnieniem opakowania produktem, mocuje się w jego wnętrzu usztywniającą ramkę wraz z rozpierakiem w wyznaczonej strefie opakowania.

W dalszej kolejności, w otworze ramki montuje się nagwintowaną końcówkę dwudzielnej dławicy wraz z elastyczną podkładką. Podkładkę przykręca się do ramki usytuowanej wcześniej wewnątrz opakowania. Następnie, dolną część dławicy wkręca się w górną część dławicy z pierścieniem uszczelniającym. Przygotowane w ten sposób opakowanie napełnia się produktem, który poddawany jest procesowi cieplnego utrwalania. Następnie, tak przygotowaną całość zamyka się zgodnie z reżimem technologicznym. W końcowym etapie, umieszcza się sondę pomiarową w centrycznym otworze dławicy, aż do oporu dystansowej tulei zapewniającej umieszczenie sondy pomiarowej w strefie najmniejszego ogrzania konserwy. Tak przygotowane badane opakowanie konserwy wraz z zamocowaną pomiarową sondą umieszcza się w wyznaczonym miejscu przestrzeni roboczej autoklawu - zgodnie z procesem

PL 233 797 B1 technologicznym obróbki cieplnej konserw. Jednakże, dla skutecznej i precyzyjnej realizacji wspomnianych wyżej unijnych wymaganych procedur dot. lokalizacji czujnika pomiarowego w strefie najmniejszego dogrzania (SND) konserwy, niezbędna jest, jednak, również znajomość precyzyjnej lokalizacji samego sensora pomiarowego (czujnika) w sondzie pomiarowej, zarówno jedno jak i wielopunktowej.

Znany jest sposób ustalania lokalizacji np. rezystancyjnych czujników temperatury w sondach w płaszczu metalowym, który polega na pokryciu sondy warstwą zmrożonej cieczy lub gazu, a następnie podanie, na końcach przewodu przyłączeniowego sondy, prądu o określonym napięciu i natężeniu, który wywoła rozgrzanie się rezystancyjnego sensora pomiarowego, a tym samym spowoduje stopienie się warstwy zamrożonej substancji na płaszczu sondy, w miejscu, w którym zlokalizowany jest ten sensor. Metoda ta jest jednak niezbyt precyzyjna i może być często niszcząca dla samego czujnika, np. w przypadku poddania go działaniu prądu o nieodpowiednich parametrach.

Celem wynalazku było więc opracowanie precyzyjnego sposobu ustalania lokalizacji sensorów pomiarowych (czujników) w wielopunktowych lub jednopunktowych sondach temperatury oraz przyrządu pomiarowego do realizacji tego sposobu, przeznaczonych dla sond stosowanych w szczególności w branży rolno-spożywczej.

Sposób według wynalazku polega, w pierwszej kolejności, na zamocowaniu badanej sondy (z czujnikami wewnątrz jej płaszcza) w przesuwnym uchwycie przyrządu pomiarowego oraz podparciu jej swobodnego końca na podporze tego urządzenia. Następnie, do podpartego końca sondy dosuwa się od góry grot głowicy grzewczej o ustalonej (zadanej) temperaturze. Po określonym czasie moduł pomiarowy przyrządu odczytuje i rejestruje wartość temperatury zmierzonej przez badany czujnik. W następnym kroku, głowicę grzewczą odsuwa się od badanej sondy oraz odczekuje czas niezbędny do wystudzenia czujnika do ustalonej temperatury, przy czym krok ten może być pomijany, co pozwala na wykonanie pomiaru o mniejszej dokładności ale w znacznie krótszym czasie. W kolejnym etapie sposobu według wynalazku, układ napędowy przyrządu przesuwa zamocowaną w uchwycie sondę wzdłuż jego prowadnicy o zadany (przez moduł sterujący przyrządu) krok i zatrzymuje go w ustalonym miejscu. Następnie, powtarza się czynności związane z odsunięciem głowicy grzewczej o zadanej temperaturze i przystawieniem grotu głowicy w kolejnym miejscu, a po określonym czasie moduł pomiarowy zarejestruje temperaturę zmierzoną w tym miejscu przez badany czujnik. Czynności te powtarza się na całej długości sondy temperatury, na której przewidywana jest lokalizacja czujnika (lub czujników - w sondach wielopunktowych). Po zakończeniu pomiarów można z dużą precyzją wyznaczyć strefy najwyższej czułości czujnika w sondzie temperatury (lub kilku czujników w sondach wielopunktowych). Pozwoli to zweryfikować dane przedstawione w tym zakresie przez producenta sondy, a, przede wszystkim, dokładna znajomość położenia czujników w płaszczu sondy zapewni, że możliwa będzie np. bardzo precyzyjna lokalizacja sond temperatury w strefie najmniejszego dogrzania konserw (SND), co jest jednym z głównych elementów prawidłowej kontroli prowadzenia procesów cieplnego utrwalania żywności, celem zapewnienia jej wymaganego bezpieczeństwa i odpowiedniej jakości.

Sposób ustalania lokalizacji sensorów pomiarowych według wynalazku oraz przyrząd pomiarowy według wynalazku, dzięki ich uniwersalności mogą być wykorzystywane do wszystkich rodzajów sond temperatury (jedno lub wielopunktowych) z różnymi typami czujników umieszczonych w sztywnym płaszczu obudowy sondy, niezależnie od celów przeznaczenia i zastosowania tych sond w różnych branżach gospodarki i nauki. Podkreślić należy, że opracowany i przedstawiony powyżej sposób jest metodą nieniszczącą.

Poprawność funkcjonowania, opracowanego sposobu ustalania lokalizacji sensorów pomiarowych (czujników) w wielopunktowych lub jednopunktowych sondach temperatury oraz przyrządu pomiarowego do realizacji tego sposobu, potwierdzono cyklem badań w odpowiednich warunkach laboratoryjnych oraz testów weryfikacyjnych w warunkach przemysłowych.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schematycznie przyrząd pomiarowy z zamontowaną w nim badaną sondą temperatury - w widoku ogólnym z boku oraz fig. 2 - przykładowy wydruk wyników testowego badania, na którym jest wyraźnie widoczna i określona strefa największej czułości pomiarowej poszczególnych czujników (w tym przypadku 6 szt.) badanej sondy temperatury.

Przyrząd pomiarowy według wynalazku (fig. 1), przeznaczony do ustalania lokalizacji sensorów pomiarowych (czujników) w wielopunktowych lub jednopunktowych sondach 1 z czujnikami 2 umieszczonymi w płaszczu sondy 3, składa się z przesuwnego uchwytu sondy 4, przemieszczającego się wzdłuż prowadnicy 5 za pomocą pociągowej śruby 6 sterowanej przez napędowy układ 7. Dla zapew

PL 233 797 B1 nienia stabilności położenia sondy temperatury 1, jej swobodny koniec oparty jest na specjalnie profilowanej podporze 8. Nad sondą temperatury 1 zamocowana jest przesuwna grzewcza głowica 9, której grot 10 dosuwany jest w trakcie pomiarów do sondy, celem poddania sondy 1 działaniu określonej temperatury w miejscu przyłożenia grotu 10. Przesuwem uchwytu sondy 4 oraz przesuwem grzewczej głowicy 9 i, zarazem, podgrzewaniem grotu 10 zarządza moduł sterująco-pomiarowy 11, który dokonuje jednocześnie rejestracji pomiarów temperatury przez określony czujnik 2 w miejscu, w którym jest przystawiony grot 10 grzewczej głowicy 9 oraz umożliwia dalsze przetwarzanie i archiwizację wyników tych pomiarów (fig. 2), oznaczonych na rysunku wartościami: T1, T2, T3, T4, T5, Te.

Sposób według wynalazku polega, w pierwszej kolejności, na zamocowaniu badanej sondy 1 z czujnikami 2 w przesuwnym uchwycie 4, przy czym swobodny koniec sondy i opiera się na profilowanej podporze 8. Następnie, do podpartego końca sondy 1 dosuwa się od góry grot 10 grzewczej głowicy 9 o ustalonej (zadanej) temperaturze. Po określonym czasie, za pomocą sterująco-pomiarowego modułu 11, odczytuje się i rejestruje się wartość temperatury zmierzonej przez badany czujnik 2. W następnym kroku sposobu według wynalazku, odsuwa się od badanej sondy 1 grzewczą głowicę 9 oraz odczekuje się czas niezbędny do wystudzenia czujnika do ustalonej temperatury. Krok ten może być pomijany, gdy zależy nam na pomiarze o mniejszej dokładności wykonanym w znacznie krótszym czasie. W kolejnym etapie, za pomocą napędowego układu 7, przesuwa się zamocowaną w uchwycie 4_sondę 1 wzdłuż prowadnicy 5 o zadany (przez sterująco-pomiarowy moduł 11) krok i zatrzymuje się sondę 1 w ustalonym miejscu. Następnie powtarza się czynności związane z dosunięciem grzewczej głowicy 9 o zadanej temperaturze i przestawianiem grotu 10 w kolejnym miejscu, a po określonym czasie, za pomocą sterująco-pomiarowego modułu 11, rejestruje się temperaturę zmierzoną w tym miejscu przez badany czujnik 2. Czynności te powtarza się na całej długości sondy 1, na której przewidywana jest lokalizacja czujnika 2 (lub czujników w sondach wielopunktowych). Po zakończeniu pomiarów (fig. 2), wyznacza się strefy najwyższej czułości czujnika 2 w sondzie 1 (lub kilku czujników w sondach wielopunktowych), oznaczonych na rysunku wartościami: T1, T2, T3, T4, T5, Te.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (2)

1. Sposób ustalania lokalizacji sensorów pomiarowych w wielopunktowych lub jednopunktowych sondach temperatury stosowanych, zwłaszcza, do kontroli procesów technologicznych obróbki cieplnej żywności, znamienny tym, że, w pierwszej kolejności, mocuje się badaną, temperaturową sondę (1) z czujnikami (2) w przesuwnym uchwycie (4), przy czym swobodny koniec sondy (1) opiera się na profilowanej podporze (8), po czym do podpartego końca sondy (1) dosuwa się od góry grot (10) grzewczej głowicy (9) o ustalonej (zadanej) temperaturze, a po ustalonym czasie, za pomocą sterująco-pomiarowego modułu (11) odczytuje się i rejestruje się wartość temperatury zmierzonej przez badany czujnik (2), następnie odsuwa się od badanej sondy (1) grzewczą głowicę (9) i odczekuje się czas niezbędny do wystudzenia czujnika do ustalonej temperatury, przy czym krok ten może być pomijany, gdy zależy nam na pomiarze mniejszej dokładności wykonanym w znacznie krótszym czasie, zaś w kolejnym etapie, za pomocą napędowego układu (7), przesuwa się zamocowaną w uchwycie (4) sondę (1) wzdłuż prowadnicy (5) o zadany (przez sterująco-pomiarowy moduł (11) krok i zatrzymuje się sondę (1) w ustalonym miejscu i, w końcowym etapie, powtarza się czynności związane z dosuwaniem grzewczej głowicy (9) o zadanej temperaturze przestawianiem grotu (10) w kolejne miejsce i, po określonym czasie, za pomocą sterująco-pomiarowego modułu (11), rejestruje się temperaturę zmierzoną w tym miejscu przez badany czujnik (2) i, przy czym, czynności te powtarza się na całej długości sondy (1), na której przewidywana jest lokalizacja czujnika (2) lub czujników w sondach wielopunktowych, a po zakończeniu pomiarów, wyznacza się strefy najwyższej czułości czujnika (2) w sondzie (1) lub kilku czujników w sondach wielopunktowych.

2. Przyrząd pomiarowy do ustalania lokalizacji sensorów pomiarowych w wielopunktowych lub jednopunktowych sondach temperatury, zwłaszcza, do kontroli procesów technologicznych obróbki cieplnej żywności, znamienny tym, że zawiera przesuwny uchwyt (4) sondy (1) z umieszczonymi w jej płaszczu (3) czujnikami (2), przemieszczany wzdłuż prowadnicy (5) za pomocą pociągowej śruby (6) wyposażonej w napędowy układ 7, zaś swobodny koniec

PL 233 797 Β1 sondy (1) oparty jest na specjalnie profilowanej podporze (8), przy czym nad sondą (1) zamocowana jest przesuwna grzewcza głowica (9) z grotem (10), która zarządzana jest sterująco-pomiarowym modułem (11), jednocześnie rejestrującym wartości temperatury zmierzone przez czujniki (2), a także sterującym, przesuwnym uchwytem (4).

Rysunki